DE1483287B2

DE1483287B2 - Hochwarmfester sinterwerkstoff auf der basis von molybdaen wolfram oder binaeren legierungen dieser beiden metalle und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE1483287B2
Application number: DE19651483287
Authority: DE
Inventors: Horacio Enrique Wilmington Del. Bergna (V.StA.)
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1965-01-04
Filing date: 1965-12-20
Publication date: 1971-11-11
Also published as: CH478070A; DE1483287A1; FR1466650A; GB1129462A; NL6600049A; BE674723A; SE324316B; LU50191A1; US3457051A

Description

Die Erfindung betrifft einen hochwarmfesten Sinterwerkstoff auf der Basis von Molybdän, Wolfram oder binären Legierungen dieser beiden Metalle, ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie die Verwendung dieses Sinterstoffs zur Herstellung der Schneidkanten von Schneidwerkzeugen.

Aus der USA.-Patentschrift 2 945 358 ist ein Verfahren bekannt, bei dem 1. ein Metall in Form einer sauerstoffhaltigen Verbindung gemeinsam mit Teilchen aus einem hitzefesten Oxid aus wäßriger Lösung ausgefällt werden, 2. das gemeinsam ausgefällte Pulver, das aus den hitzefesten Oxidteilchen und der als Überzug aufgebrachten Metallverbindung besteht, durch Erhitzen getrocknet wird, 3. der sauerstoffhaltige Metallüberzug durch Erhitzen in einer Wasserstoffatmosphäre zu dem entsprechenden Metall reduziert wird und 4. ~ das erhaltene Pulver "nach herkömmlichen Heißpreßmethoden verdichtet wird. Nach Beispiel 7 dieser Patentschrift können Molybdän oder Wolfram und Aluminiumoxid gemeinsam ausgefällt werden, und als Produkt wird ein Sinterwerkstoff beschrieben, der z. B. aus Wolfram oder Molybdän und Aluminiumoxid besteht. Es finden sich aber nirgends in dieser Patentschrift Hinweise, daß außer einem hitzefesten Material auch noch ein Borid zugesetzt werden muß, noch daß die Zugabe des Borids für die erwünschte Verminderung der Oxydationsneigung der Metalle vorteilhaft sein könnte. Besonders oxydationsbeständige Sinterwerkstoffe sind nach der Lehre dieses Patentes nicht herzustellen.

Aus der britischen Patentschrift 733 061 ist ein warmfester Sinterwerkstoff bzw. Bauteile daraus bekannt, der aus Wolfram oder Molybdän in Faseroder Drahtform mit Einlagerungen aus Aluminiumoxid, gemischt mit Boriden, besteht. Der metallische Anteil dieser bekannten Werkstoffe weist eine Faserstruktur auf, die, wie es ausdrücklich im Anspruch 1 heißt, nicht zerstört werden darf. Schon auf Grund dieser Faserstruktur bleiben diese bekannten Werkstoffe speziellen Verwendungsgebieten vorbehalten, sie können aber im allgemeinen nicht dort angewandt werden, wo es auf große Dichte und Festigkeit ankommt, z. B. bei der Herstellung von Schneidwerkzeugen.

Gegenstand der Erfindung sind ein hochwarmfester Sinterwerkstoff auf der Basis von Molybdän, Wolfram oder binären Legierungen dieser beiden Metalle, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er aus 1 Raumteil Metall, das im Ausgangszustand in Form eines Pulvers mit einer Oberfläche von mehr als 1 m²/g mit einer mittleren Teilchengröße von weniger als 5 Mikron mit einem Sauerstoff- und einem Kohlenstoffgehalt von jeweils weniger als 1 Gewichtsprozent, bezogen auf das Metall, vorliegt, und 1 bis 9, vorzugsweise 1 bis 6, Raumteilen Aluminiumoxid mit einer Teilchengröße von weniger als 10 Mikron und 0,05 bis 4,0 Raumteilen eines Borids von Titan, Aluminium, Tantal, Zirkonium, Wolfram, Molybdän oder Hafnium mit der Maßgabe, daß das Volumen des Borids dasjenige des Aluminiumoxids nicht übersteigt, in gleichmäßiger Verteilung besteht, eine Verwendung dieses Sinterwerkstoffs zur Herstellung der Schneidkanten von Schneidwerkzeugen sowie ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Sinterwerkstoffs, das dadurch gekennzeichnet ist, daß 1. a) 1 Raumteil Metallpulver aus Molybdän, Wolfram oder binären Legierungen dieser beiden Metalle der oben angegebenen Pulverqualität, . . b) 1 bis 9, vorzugsweise 1 bis 6, Raumteile Aluminiumoxid und .·' ·"■■
c) 0,05 bis 4 Raumteile eines Borids von Titan, Aluminium, Tantal, Zirkonium, Wolfram, Molybdän oder Hafnium mit der Maßgabe, daß

das Volumen des Borids dasjenige des Aluminiumoxids nicht übersteigt,
in einem Mahlwerk unter nichtoxydierender Umgebung so lange gemischt wird, bis alle ίο Mischungsbestandteile eine Teilchengröße von

weniger als 10 Mikron haben, und
2. das erhaltene, im. Vakuum getrocknete Gemisch in nichtoxydierender Atmosphäre auf eine Temperatur von 1500 bis 1900° C erhitzt und
3. das erhitzte Gemisch nach herkömmlichen Methoden unter Sauerstoffabschluß mit einem Druck von 35 bis 420 kg/cm² verdichtet wird.
Die erfindungsgemäßen Sinterwerkstoffe können außerdem eine geringe Menge Titan, Zirkonium, Tantal, Hafnium oder Hydride dieser Elemente als Netzmittel enthalten. Diese Metalle oder-Hydride werden in feinterlfger Eorm angewandt und sind im Handel erhältlich oder können, wie nachstehend beschrieben, hergestellt werden.

Die erfindungsgemäßen hochwarmfesten Sinterwerkstoffe sind dicht, hart, fest, feinkörnig, elektrisch leitend, wärmeleitend, wärmebeständig und beständig ' gegen ' Chemikalien, Wärmeschock, Stoß und hohe Temperaturen. Sie eignen sich für die verschiedenen Anwendungszwecke, für die hitzebeständige Werkstoffe verwendet werden, wie für Bauzwecke, für erosionsbeständige chemische Ausrüstungen, Lager, Dichtungen, Fadenführer und Matrizen. In der Form von Schneiden, Zähnen, Spitzen bzw. Meißeln 35. von Werkzeugen sind diese Sinterwerkstoffe beim Schneiden, Schleifen, Verformen, Bohren und Stanzen beständig gegen -Wärmeschock, Verschleiß, Kraterbildung und Verschweißung mit dem dem Schneidvorgang unterworfenen Werkstück bei hohen Geschwindigkeiten. ':

Erfindungsgemäß können Sinterwerkstoffe hergestellt werden, indem α-Aluminiumoxid in Form eines kolloidalen Pulvers mit sehr feinteiligen Borid und mit dem ebenfalls in Form feiner Teilchen vorliegenden Molybdän oder Wolfram vermischt werden, bis sich eine homogene Dispersion gebildet hat. Dieses homogene Pulvergemisch kann dann erhitzt und zu der gewünschten Form sowie bis zum gewünschten Dichtegrad gepreßt werden. · - ■ .

Die Herstellung der Pulverdispersionen ist wichtig, weil die Eigenschaften der daraus hergestellten hitzebeständigen Werkstoffe weitgehend von der Zusammensetzung des Pulvers abhängen.-Die Homogenität des Gemisches aus Metall, Aluminiumoxid und Borid, die Teilchen- und Kristallgröße des Aluminimumoxids, des Metalls und des Borides und die relativen Mengenanteile der einzelnen Bestandteile sind für die Erzielung der gewünschten Eigenschaften der hitzebeständigen Werkstoffe wichtig.
Die Teilchen des Metalls, des Borides und des a-Aluminiumoxides, die für die Herstellung des Pulvergemisches verwendet werden, sollen so klein wie praktisch möglich sein, und die bevorzugte maximale Teilchengröße beträgt etwa 10 μ. Da die gewünschte Gleichmäßigkeit der Dispersion aber mit kleineren Teilchen viel leichter zu erreichen ist, ist es vorteilhaft, wenn die Bestandteile des Pulvergemisches mittlere Teilchengrößen von weniger als 1 μ aufweisen.

Wenn die Pulvergemische zur Herstellung von sehr festen hitzebeständigen Werkstoffen, z. B. für Schneidwerkzeuge und Meißel, bestimmt sind, soll : die mittlere Teilchengröße des Alurniniumoxides vorzugsweise unter 500 mu liegen. Solche Teilchen- -5 größen tragen in beträchtlichem Ausmaße zu dem in den hitzebeständigen Werkstoffen erzielbaren Grad von Festigkeit, Zähigkeit und Verschleißbeständigkeit bei.

Als Ausgangsstoffe können pulverförmige Gemische aus «-Aluminiumoxid, Wolfram oder Molybdän und dem Borid dienen, in denen 1 bis 9 Raum-■teile Aluminiumoxid je Raumteil Molybdän oder Wolfram enthalten sind. Wenn die Menge des AIuminiumoxids in dem Pulver geringer als 1 Räumteil je Raumteil Molybdän oder Wolfram ist, zeigen die aus dem Pulvergemisch hergestellten hochwarmfesten Sinterwerkstoffe eine geringere Härte und Verschleißbeständigkeit. Beträgt der Anteil des a-Aluminiumoxids in dem Pulvergemisch mehr als 9 Raumteile je-Raumteil Wolfram oder Molybdän, so zeigen die daraus hergstellteri hochwarmfesten Sinterwerkstoffe eine geringere Stoßfestigkeit.

Eine bevorzugte Menge an a-Aluminiumoxid in den Pulvergemischen liegt zwischen 1 und 6 Raumteilen je Raumteil Molybdän oder Wolfram. Durch die Beschränkung des Gehaltes an a-Aluminiumoxid auf weniger als 6 Raumteile steigt die Wahrscheinlichkeit, daß das Metall in dem daraus herzustellenden hochwarmfesten Sinterwerkstoff eine zusammenhängende Phase bildet, und damit auch die Wahrscheinlichkeit der Erzielung einer außergewöhnlichen Stoßfestigkeit, Festigkeit und Zähigkeit. Umgekehrt wird durch die Anwesenheit von mindestens 1 Raumteil a-Aluminiumoxid je Raumteil Wolfram oder Molybdän in dem Pulvergemisch eine Härte, Verschleißfestigkeit und chemische Widerstandsfähigkeit des daraus hergestellten hochwarmfesten Sinterwerkstoffs gewährleistet, vermöge deren dieser Werkstoff sich ausgezeichnet für Schneidwerkzeuge und Meißel eignet.

■Die Menge der Netzmittel, die den Pulvergemischen zugesetzt werden kann, beträgt bis 0,1 Raumteil je Raumteil Molybdän oder Wolfram. Wenn ein Netzmittel zugesetzt wird, so bewirkt dieses eine bessere Bindung zwischen dem Aluminiumoxid und dem Metall. Je nach den verschiedenen Bestandteilen, die verwendet werden, wird jedoch durch den Zusatz eines Netzmittels unter Umständen gar keine Verbesserung in der Bindung erzielt, und dann ist dieser Zusatz überflüssig. Die bevorzugten Mengen an Netzmittel liegen, falls überhaupt ein Netzmittel zugesetzt wird, im Bereich von 0,005 bis 0,05 Raumteilen je Raumteil Molybdän oder Wolfram.

Die Menge an Borid in den Pulvergemischen liegt im Bereich von 0,05 bis 4 Raumteilen je Raumteil Molybdän oder Wolfram. Wenn der Gehalt an Borid unter 0,05 Raumteilen je Raumteil Wolfram oder Molybdän liegt, ist es schwierig, den gewünschten Grad an Härte und Verschleißbeständigkeit in dem daraus hergestellten hochwarmfesten Sinterwerkstoff zu erzielen. Durch Gehalte an Borid von mehr als 4 Raumteilen je Raumteil Metall wird der hitzebeständige Werkstoff leicht spröde. Auch dann, wenn das Volumen an Borid dasjenige des Aluminiumoxids überschreitet, wird der aus dem Pulvergemisch hergestellte hochwarmfeste Sinterwerkstoff spröde.

Eine der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist ein Pulvergemisch, in dem die Aluminiumoxidteilchen voneinander durch Metallteilchen oder Metall- und Boridteilchen getrennt sind. Hierdurch wird die Zusammenballung oder das Zusammentreten der Aluminiumoxidteilchen bei der Herstellung des hochwarmfesten Sinterwerkstoffs verhindert oder vermindert. ' · ■ .::;-:,:j:.::.. ,.. .:■..,.;,/

Eine andere bevorzugte Ausführungsform ist eine Dispersion, in der die Einzelteilchen aus Aluminiumoxid gleichmäßig in dem Metall verteilt sind, welches seinerseits eine zusammenhängende Phase-oder Einbettungsmasse bildet, die die einzelnen Alumniumoxidteilchen voneinander trennt, wobei das Borid in an das Aluminiumoxid und bzw. oder das Metall gebundener Form in die Masse eingebettet ist. Eine derartige Verteilung führt gewöhnlich zu stark verbesserten mechanischen Eigenschaften des hitzebeständigen Werkstoffes. : ::; "

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist ein hochwarmfester Sinterwerkstoff, in dem die Teilchen aus Aluminiumoxid^ und aus Borid gleichmäßig in dem Metall verteilt sinö; welches seinerseits als zusammenhängende Phase oder Einbettungsmasse vorliegt, die die Aluminiumoxidteilchen und die Boridteilchen voneinander trennt. Eine derartige Verteilung ermöglicht eine Wechselwirkung zwischen dem Metall und dem Borid bei der Herstellungstemperatur, wodurch starke Bindungen einer Molybdänoder Wolfram-Zwischenverbindung an den ursprünglichen Korngrenzen zwischen Metall und Borid zustande kommen.

Nach Möglichkeit sollen sämtliche Bestandteile der Pulvergemische eine hochgradige chemische Reinheit aufweisen. Besonders zweckmäßig ist es, daß keiner der Bestandteile Sauerstoff in ungebundener Form oder in Form von Verbindungen enthält, die eine niedrigere freie Bildungsenergie je Atom aufweisen als die entsprechenden Boride von Titan, Aluminium, Zirkonium, Tantal, Hafnium, Molybdän oder Wolfram. Auch andere derartige Elemente in einer Form oder Menge, in der sie bei der Herstellung des hochwarmfesten Sinterwerkstoffs mit dem Metall reagieren oder sich so in ihm lösen würden, daß das Metall spröde wird, sollen vermieden werden.

Geringe Mengen an Legierungsbildnern, die üblicherweise mit Molybdän oder Wolfram legiert werden, können in den Dispersionen verwendet werden, vorausgesetzt, daß sie in dem Metall in einer homogenen Lösung bleiben, die die gleiche Kristallstruktur hat wie das Metall selbst. Mengen an Legierungsbildnern, die intermetallische Verbindungen oder neue kristallographische Phasen bilden würden, sollen vermieden werden. Die zulässigen Gehalte an solchen Legierungsbildnern können nach diesen Gesichtspunkten durch Zuhilfenahme entsprechender Phasendiagramme aus metallurgischen Nachschlagewerken bestimmt werden. Zum Beispiel kann man geringe Mengen an üblichen Legierungsbildnern, wie Eisen, verwenden.

Ebenso kann das Molybdän oder Wolfram geringe Mengen an hitzebeständigen Oxiden als disperse Phase enthalten. Zum Beispiel können Oxide, wie Titanoxid und Thoriumoxid, in Mengen bis 10% des Metalls anwesend sein, ohne die vorteilhaften Eigenschaften der Metallphase zu beeinträchtigen.

Die den erfindungsgemäßen Pulvergemischen gegebenenfalls zuzusetzenden Netzmittel, wie Titan, Zirkonium, Tantal oder Hafnium, können ebenso

wie das Wolfram oder Molybdän hergestellt werden. Ihre Hydride können durch Mahlen der entsprechenden, im Handel erhältlichen feinteiligen Metallhydride in der Kugelmühle in einer inerten Atmosphäre hergestellt werden.

Die auf diese Weise erhaltenen Metalle oder Metallhydride kennzeichnen sich durch

a) einen Sauerstoffgehalt von weniger als 1 Gewichtsprozent, bezogen auf das Metall und

b) eine spezifische Oberfläche von mehr als 1 m²/g. Das a-Aluminiumoxid kann durch längeres Vermählen und Reinigen eines a-Aluminiumoxids hergestellt werden. Zur Herstellung des Aluminiumoxids können die üblichen Methoden angewandt werden. Es kann jedes Aluminiumoxidpulver, unabhängig von seiner Kristallform, verwendet werden, sofern es nur die hitzebeständigen Werkstoffe gemäß der Erfindung liefert, wenn es nach den erfindungsgemäßen Methoden hergestellt wird. Nach diesen Gesichtspunkten sind Aluminiumoxide, wie y-Aluminiumoxid von Submikron-Teilchengröße, kolloidaler Böhmit, äußerst feinteiliges amorphes Aluminiumoxid und feinteiliges, thermisch erzeugtes Eta-Aluminiumoxid zufriedenstellend.

Die Boride sind elektrisch leitfähige Boride von Titan, Aluminium, Zirkonium, Tantal, Hafnium, Molybdän und Wolfram oder Gemische derselben. Diese Boride sollen rein und sehr feinteilig sein. Eine geeignete Methode zu ihrer Herstellung ist das längere Vermählen der im Handel erhältlichen Verbindungen in der Kugelmühle in einer inerten Atmosphäre. Solche handelsüblichen Verbindungen sind bereits in reinem und feinteiligem Zustande erhältlich. 24 bis 240 Stunden langes Vermählen in der Kugelmühle ist zufriedenstellend, wobei die längeren Vermahlungszeiten für die gröberen Ausgangsstoffe in Betracht kommen.

Andere geeignete Verfahren zur Herstellung von Boriden sind dem Fachmann bekannt.

Erfindungsgemäß geeignete Boride kennzeichnen sich durch

a) eine spezifische Oberfläche von mehr als 1 m²/g,

b) eine mittlere Teilchengröße von weniger als 10 μ, vorzugsweise weniger als 5 μ und

. c) einen Gehalt von weniger als 1,5 Gewichtsprozent Sauerstoff.

Die Pulvergemische aus Aluminiumoxid, Metall, Borid und gegebenenfalls Netzmittel stellen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar. Das Aluminiumoxid kann in beliebiger Weise, z. B. durch Vermischen in einem Kohlenwasserstofföl oder in Aceton in einer Kolloidmühle oder einer Kugelmühle, mit dem Metallpulver, dem Borid und gegebenenfalls dem Netzmittel vermischt werden. Vermahlungszeiten von 1 Stunde, wenn die Bestandteile zuvor bereits längere Zeit gemahlen worden sind, bis zu 240 Stunden sind zufriedenstellend.

Eine andere Methode zum Vermischen der Bestandteile miteinander besteht darin, das Molybdän oder Wolfram auf feinen Aluminiumoxidteilchen auszufällen. Das Molybdän oder Wolfram kann z. B. als Hydroxid oder wasserhaltiges Oxid ausgefällt und das so erhaltene homogene Gemisch dann bei 900° C mit einer Zwischenstufe bei 600° C in Wasserstoff reduziert werden. Dann können die Netzmittel und die Boride durch Vermählen in der Kugelmühle in einer inerten Atmosphäre eingearbeitet werden.

Nach dem Vermischen der Bestandteile durch Vermählen bis zur homogenen Verteilung kann das Gemisch in einer inerten Atmosphäre in einen Behälter übergeführt und absitzen gelassen werden. Die klare überstehende Flüssigkeit kann dekaniert und die hinterbleibende Aufschlämmung im Vakuum getrocknet werden.

Die mittlere Teilchengröße läßt sich leicht durch Untersuchung der Pulvergemische im optischen Mikroskop (für größere Teilchen) und im Elektronenmikroskop (für kleinere Teilchen) bestimmen. Als mittlere Teilchengröße wird hier das Zahlenmittel der Teilchendurchmesser bezeichnet. Bei den bevorzugten Pulvergemischen beträgt die spezifische Oberfläche 5 bis 50 m² je Gramm der Feststoffe. Die βρει 5 zifische Oberfläche je Gramm kann bestimmt werden, indem man die durch Stickstoffadsorption gemessene Oberfläche durch das Gewicht der Feststoffe in der Dispersion dividiert.

Die Dispersion aus Aluminiumoxid, Metall, Borid und gegebenenfalls Netzmittel in Form eines verdichteten Preßlings stellen eine andere bevorzugte Ausführungsfonrf=TäeL Erfindung dar. Nach einer typischen Methode werden diese hitzebeständigen Dispersionen hergestellt, indem man das Pulvergemisch unter Erhitzen im Vakuum oder in einer inerten Atmosphäre bis nahezu zu ihrer theoretischen Dichte verpreßt.

Die Preßtemperatur hängt von der Menge und dem Unterteilungsgrad der Bestandteile ab. Im allgemeinen betragen die Temperaturen 7/10 bis 9/10 des Schmelzpunkts des Aluminiumoxids. Die Temperaturen betragen 1500 bis 1900° C, weil bei den erfindungsgemäß angewandten Drücken Temperaturen unter 1500° C nicht ausreichen, um eine hinreichende Verdichtung des Preßlings herbeizuführen; und bei Temperaturen über 1900° C leicht ein unerwünschtes Kristallwachstum der Bestandteile oder Schmelzen des Preßlings stattfinden.

Die Preßzeit, für die sich der Körper auf der Preßtemperatur und unter dem Preßdruck befindet, richtet sich nach der jeweiligen Temperatur, der Zusammensetzung und dem Verteilungsgrad und variiert im allgemeinen von wenigen Sekunden bis zu 30 Minuten.

Bevorzugt wird eine Preßzeit bei den geeigneten Temperaturen von 1 bis 3 Minuten. Diese Zeitdauer ist kurz und daher praktisch und reicht aus, um die Verdichtung des Preßlings ohne die Gefahr unerwünschten Kristallwachstums der Bestandteile zu gewährleisten. Nach einer anderen Methode kann die Probe 3 bis 5 Minuten auf der Höchsttemperatur gehalten werden, bevor der Druck zur Einwirkung gebracht wird. In diesem Falle ist nur eine Preßzeit von 1 Minute erforderlich.

Als Drücke kommen die oben angegebenen Drücke in Frage. Drücke von mehr als 420 kg/cm² sind für Heißpreßvorrichtungen mit Formen und Kolben aus Graphit unpraktisch.

Die Korngröße der Bestandteile des hochwarmfesten Sinterwerkstoffs kann bestimmt werden, indem man einen metallographischen Schnitt herstellt, diesen mit Chemikalien ätzt, die dem Fachmann als Ätzmittel für Aluminiumoxid und Wolfram oder Molybdän bekannt sind und die Oberfläche unter dem Mikroskop betrachtet. Zur Untersuchung des Gefüges kann das optische Mikroskop verwendet werden, während die Einzelheiten unter dem Elektronenmikroskop beobachtet werden können. Für

elektronenmikrographische Untersuchungen ist es zweckmäßig, zunächst von der Oberfläche ein Negativ aus Kohlenstoff oder Kunststoff herzustellen und die Messungen an diesem vorzunehmen.

Die Boride der hitzebeständigen Dispersion sollen eine mittlere Korngröße von weniger als 20 μ, vorzugsweise von weniger als 10 μ, aufweisen. Bei den besonders bevorzugten Ausführungsformen beträgt die mittlere Korngröße der Dispersionsbestandteile weniger als 1 μ.

Bei einer der bevorzugten Ausführungsformen sind die meisten Aluminiumoxidkörper voneinander durch eine zusammenhängende Einbettungsmasse aus Metall getrennt und bilden eine homogene und gleichmäßige Dispersion von Aluminiumoxidteilchen. Die Boridkörner sind in die Metallphase eingebettet und stark an die Aluminiumoxidteilchen gebunden.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform besteht der hitzebeständige Preßling aus Einzelteilchen von Aluminiumoxid und Borid, die gleichmäßig in dem Metall verteilt sind; welches letztere eine zusammenhängende Phase oder Einbettungsmasse bildet, die die Einzelteilchen aus Aluminiumoxid und Borid voneinander trennt.

Insbesondere wird bevorzugt, daß die Dispersion so homogen ist, daß die Verteilung der Aluminiumoxidphase, der Metallphase und der Boridphase in der hitzebeständigen Dispersion auf einer 100 μ-Skala zu erkennen ist. Dies bedeutet, daß eine metallographische oder elektronenmikrographische Aufnahme von der Art, wie sie gewöhnlich in der Metallurgie verwendet wird, um das Gefüge von Legierungen zu untersuchen, die Anwesenheit der Aluminiumoxidphase, der Metallphase und der Boridphase in einem quadratischen Feld von nur 100 μ Seitenlänge, vorzugsweise von nicht mehr als 10 μ Seitenlänge, erkennen.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt jedes quadratische Feld mit 10 μ Seitenlänge praktisch das gleiche charakteristische Gefüge wie jedes andere derartige Feld in der Dispersion innerhalb der üblichen statistischen Verteilungsgrenzen.

Eine einfache Methode zur Feststellung einer zusammenhängenden Phase aus Metall oder Borid in den hochwarmfesten Sinterwerkstoffen gemäß der Erfindung ist die Bestimmung des spezifischen elektrischen Widerstandes. Wenn das Aluminiumoxid, welches ein elektrischer Nichtleiter ist, in der Dispersion so verteilt ist, daß es den Zusammenhang der Metallphase und der Boridphase unterbricht, ist der spezifische elektrische Widerstand des hochwarmfesten Sinterwerkstoffes viel höher, als wenn das Metall und das Borid eine zusammenhängende Phase bilden. Wenn daher die Metalle und Boride durch den ganzen hochwarmfesten Sinterwerkstoff hindurch eine zusammenhängende Phase bilden, ist der spezifische elektrische Widerstand des Werkstoffs umgekehrt proportional dem Volumenanteil und der Dicke des zusammenhängenden metallischen Weges. Der spezifische elektrische Widerstand kann dann als angenähertes Maß für den Grad des Zusammenhanges der leitenden Bestandteile in dem hochwarmfesten Sinterwerkstoff dienen. Die erfmdungsgemäßen hochwarmfesten Sinterwerkstoffe haben einen spezifischen elektrischen Widerstand von weniger als 10 000 Ohm ■ cm und die bevorzugten Massen einer solchen von weniger als 1000 Ohm · cm.

Die Dichte der erfindungsgemäßen hochwarmfesten Sinterwerkstoffe beträgt über 90%, vorzugsweise über 95% des theoretischen Wertes. Diejenigen hochwarmfesten Sinterwerkstoffe, die zur Herstellung von Schneidwerkzeugen verwendet werden sollen, weisen vorzugsweise eine Dichte von mehr als 98% des theoretischen Wertes auf und sind, wenn sie nach metallographischen Methoden untersucht werden, praktisch porenfrei. Die theoretische Dichte wird unter der Annahme berechnet, daß die spezifischen Volumina der Einzelbestandteile sich addieren.

Die Festigkeit der hochwarmfesten Sinterwerkstoffe, bestimmt als Querbruchfestigkeit, liegt im Bereich von 5270 bis mehr als 14 000 kg/cm².

Zur Messung der Querbruchfestigkeit können die üblichen Verfahren verwendet werden, wie sie in »ASTM Standards«, Teil 5, 1961, S. 432 bis 433, beschrieben sind.

Ein geeignetes Verfahren zum Messen der Stoßfestigkeit "der erfindungsgemäßen hochwarmfesten Sinterwerkstoffe ist^dift- ASTJVl-Prüfnorm E 23-60, ASTM Standards, Teil 3, 1961, S. 79 bis 93. Nach dieser Methode bestimmt, weisen die hochwarmfesten Sinterwerkstoffe Stoßfestigkeiten von 0,2 bis 1 mkg/cm² auf. Die Härtebestimmung kann mit dem Rockwell-Härteprüf gerät, Modell Wilson 3 JR, durchgeführt werden. Dieses Verfahren ist in der ASTM-Prüfnorm E 18-61, ASTM Standards, Teil 3, S. 39 bis 52, beschrieben.

Die verbesserten Eigenschaften der erfindungsgemäßen hochwarmfesten Sinterwerkstoffe beruhen wahrscheinlich auf der Zusammensetzung, der Struktur, der Dichte, der Gleichmäßigkeit und der Metallverteilung. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist ein hochwarmfester Sinterwerkstoff in Form eines Schneidwerkzeuges oder Meißels.

In einem solchen hochwarmfesten Sinterwerkstoff haben die Aluminiumoxidkörner und die Boridkörner eine mittlere Teilchengröße von weniger als 1 μ und sind gleichmäßig in einer zusammenhängenden Einbettungsmasse aus Molybdän oder Wolfram mit einer geringen Menge Titan als Netzmittel so verteilt, daß die Gleichmäßigkeit der Verteilung in einem Feld von weniger als 100 μ² zu erkennen ist. Die mittlere Größe der Metallkristalle in dieser Masse beträgt weniger als 1 μ, und die Metallmasse ist derart zusammenhängend, daß der Körper einen spezifischen elektrischen Widerstand von weniger als 0,001 Ohm · cm aufweist. Die Menge an Aluminiumoxid beträgt etwa 1,49 Raumteile, die Menge an Borid etwa 0,19 Raumteile und die Menge an Titan etwa 0,03 Raumteile je Raumteil Molybdän

oder Wolfram. Die Dichte des Körpers beträgt mehr als 99% des theoretischen Wertes.

In den folgenden Beispielen beziehen sich, falls nichts anderes angegeben ist, die Teile auf Volumenteile und die Prozentangaben auf Gewichtsmengen.

Beispiel 1

250 g reines technisches Titanboridpulver mit einer spezifischen Oberfläche von 0,7 m²/g, einer mittleren Teilchengröße von 3 μ, einem Sauerstoffgehalt von 0,31% und einem Kohlenstoffgehalt von 0,5% werden unter Stickstoff zusammen mit 4500 g Mahlkörpern, die zu 94% aus Wolframcarbid und zu 6% aus Kobalt bestehen, in eine mit Polychloropren aus-

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gekleidete Stahlmühle eingegeben. Die Wolframcarbid-Kobalt-Mahlkörper haben die Form kleiner Zylinder von 6,35 mm Durchmesser und 6,35 mm Länge. Ferner werden in die Stahlmühle 250 ml eines hochsiedenden Kohlenwasserstofföles mit einem Flammpunkt von 85° C eingegeben. Die Mühle wird 1 Woche mit 90 U/Min, auf mit Kautschuk belegten Rollen umlaufen gelassen.

Das so erhaltene feinteilige Gut wird aus der Mühle gewonnen, von den Mahlkörpern abgesondert und durch Dekantieren vom größten Teil des Öles getrennt. Alle diese Vorgänge werden unter Stickstoff durchgeführt. Dann wird die Dispersion 4 Stunden im Vakuumofen unter Stickstoff bei 125° C getrocknet.

Dieses gemahlene Titanboridpulver hat eine spezifische Oberfläche von 3,6m²/g, eine mittlere Teilchengröße von etwa 0,5 μ, einen Sauerstoffgehalt von 0,93% und einen Kohlenstoffgehalt von 2,9%.

5 g des in der Kugelmühle vermahlenen Titanborids werdeji zusammen mit 34 g kolloidalem .Korundpulver mit einer spezifischen Oberfläche von 30 m²/g und einer mittleren Teilchengröße von 50 ηΐμ in eine 946 ml fassende Stahlmühle eingegeben. Ferner wird die Mühle mit 1 g Titanhydrid und 60 g feinteiligem Molybdän mit einer Teilchengröße von etwa 300 ηΐμ, einer spezifischen Oberfläche von 2m²/g und einem Sauerstoffgehalt von 0,18% beschickt.

Ferner werden in die Mühle 250 ml eines hochsiedenden Kohlenwasserstofföles mit einem Flammpunkt von 85° C und 3000 g Molybdänstäbe eingegeben. Die Molybdänstäbe haben die Form kleiner Zylinder mit 6,35 mm Durchmesser und 6,35 mm Länge. Das Beschicken und Schließen der Mühle erfolgt unter Stickstoff, um die Oxydation des Gutes beim Mahlen zu verhindern. Die Mühle wird 3 Stunden mit 90 U/Min, auf mit Kautschuk belegten Rollen umlaufen gelassen.

Die so erhaltene feinteilige Pulverdispersion aus Aluminiumoxid, Metall und Borid wird aus der Mühle gewonnen, von den Molybdän-Mahlkörpern abgesondert und durch Dekantieren vom größten Teil des Öles getrennt. Alle diese Arbeiten werden, unter Stickstoff durchgeführt. Das Pulvergemisch wird im Vakuum bei 125° C getrocknet.

Bei dem 3stündigen Mahlvorgang haben die Molybdänstäbe um weniger als 3 g abgenommen.

Die chemische Analyse des Pulvergemisches ergibt 34% Al₂O₃, 60% Mo, 5% TiB₂, 1% TiH₄ und 0,7 % Kohlenstoff. Die spezifische Oberfläche beträgt 12 m²/g.

20 g dieses Pulvers werden in einer inerten Atmosphäre in eine zylindrische Kohlenstofform eingebracht. Die Temperatur wird unter Vakuum auf 1600° C gesteigert, und nach 5 Minuten wird ein Druck von 280 kg/cm² zur Einwirkung gebracht. Die Temperatur und der Druck werden 1 Minute innegehalten. Dann wird der Druck entlastet und die Probe erkalten gelassen und aus dem Ofen herausgenommen.

Der hitzebeständige Preßling wird mit der Diamantsäge in Proben zerschnitten, um die Querbruchfestigkeit, die Stoßfestigkeit, die Rockwell-A-Härte und die Dichte zu bestimmen. Ein anderer Teil des Preßlings wird durch spanabhebende Verformung zu einem Einsatz für Metallschneidwerkzeuge verarbeitet. Die Querbruchfestigkeit beträgt 10 200 kg/cm², die Stoßfestigkeit 0,342 mkg/cm² und die Rockwell-A-Härte 89. Die Dichte beträgt 6,32 g/cm³, was 99% der auf Grund der Dichte der Einzelbestandteile für diese Masse zu erwartenden theoretischen Dichte entspricht.

Die metallographische Untersuchung des Preßlings zeigt, daß das Aluminiumoxid, das Molybdän und das Titanborid in einem quadratischen Feld von 10 μ Seitenlänge zu erkennen sind, und daß zehn solche

ίο Felder von je 100 μ² Fläche sämtliche das gleiche charakteristische Gefüge aufweisen. Der Preßling enthält 1,43 Teile Aluminiumoxid, 0,19 Teile Titanborid und 0,037 Teile Titan je Teil Molybdän.

Der spezifische elektrische Widerstand des Preßlings beträgt 89 · 10~⁶ Ohm · cm. Aus dieser hohen Leitfähigkeit ergibt sich, daß das Metall und das Borid eine zusammenhängende Phase bilden.

Ein Einsatz für Schneidwerkzeuge, der aus dieser Masse hergestellt ist, wird beim Schneiden von Stahl

ao Nr. 4340 bei einer Schneidtiefe von 3,175 mm, einer Oberflächengeschwindigkeit von 122 m/Minvund verschiedenen Zuführengsgeschwindigkeiten geprüft. Bei einer Zuführungsgeschwindigkeit von 0,5 mm je Umdrehung beträgt nach einer Schneiddauer von 1 Minute die Abnutzung der vorderen Schneidfläche 0,1 mm, und es hat sich ein 0,013 mm tiefer Krater gebildet. Bei einer Zuführungsgeschwindigkeit von 0,76 mm je Umdrehung beträgt nach einer Schneiddauer von 1 Minute die Abnutzung der vorderen Schneidfläche 0,127 mm und die Kratertiefe 0,05 mm. Der Schneidwerkzeugeinsatz gemäß der Erfindung schneidet Stahl Nr. 4340 sogar noch bei einer Geschwindigkeit von 460 m/Min, bei einer Schneidtiefe von 1,27 mm und einer Zuführungsgeschwindigkeit von 0,254 mm je Umdrehung. In diesem Falle beträgt die Abnutzung der vorderen Schneidfläche nach 3 Minuten 0,585 mm und die Kratertiefe 0,1 mm.

Beispiel 2

Mit Thoriumoxid modifiziertes Molybdän wird hergestellt, indem das im Beispiel 1 verwendete Molybdänpulver in Suspension in Wasser, dessen pH-Wert mit verdünnter Salzsäure auf 3,5 eingestellt worden ist, 1 Minute mit einem Magnetstab gerührt und die Suspension dann sofort mit 17,6 g eines Thoriumoxidsols mit einem Thoriumoxidgehalt von 3 g versetzt wird. Dieses Thoriumoxidol besteht aus Einzelteilchen mit einer spezifischen Oberfläche von 61 m²/g und einer mittleren Teilchengröße von 10 πΐμ. Nachdem die Suspension aus Molybdän und Thoriumoxid noch 1 Minute gerührt worden ist, wird sie unter Rühren mit einem Magnetstab im Vakuum bei 100° C getrocknet. Das so erhaltene Pulver wird in einer inerten Atmosphäre gewonnen.

Die im Beispiel 1 angegebenen Mengen an Aluminiumoxid, Titanhydrid und Titanborid werden mit 60 g dieses mit Thoriumoxid modizierten Molybdäns gemäß Beispiel 1 vermählen. Die Gewinnung aus der Mühle, die Reinigung, das Trocknen und Heißpressen werden nach Beispiel 1 durchgeführt.

Der so erhaltene hochwarmfeste Preßling enthält 1,43 Teile Aluminiumoxid, 0,19 Teile Titanborid und 0,037 Teile Titan je Teil Molybdän.

Die Dichte des Preßlings beträgt 6,33 g/cm³, was der zu erwartenden theoretischen Dichte entspricht. Auch dieser Werkstoff erweist sich als ausgezeichnet zur Herstellung von Schneidwerkzeugen für Stahl.

Beispiel 3

35 g des im Beispiel 1 beschriebenen Aluminiumoxidpulvers, 5 g des im Beispiel 1 beschriebenen Titanbereichs und 60 g des im Beispiel 1 beschriebenen Molybdänpulvers werden zusammen mit den dort angegebenen Mengen an Molybdän-Mahlkörpern und Kohlenwasserstofföl in eine Kugelmühle eingegeben.

Das Vermählen und die Gewinnung des Endproduktes erfolgen gemäß Beispiel 1. Die Molybdän-Mahlkörper erleiden beim Mahlen keine Gewichtsabnahme.

15 g dieses Pulvers werden in einer Graphitform auf 1700⁰C erhitzt. Nach 5 Minuten bei dieser Temperatur wird ein Druck von 280 kg/cm² zur Einwirkung gebracht und 1 Minute innegehalten. Dann wird der Druck entspannt und die Probe erkalten gelassen und aus dem Ofen herausgenommen.

Der hitzebeständige Preßling besitzt eine Querbruchfestigkeit von 9140 kg/cm², eine Stoßfestigkeit von 0,535 mkg/cm² und eine Rockwell-A-Härte von 88,3.-Die Dichte beträgt 6,27g/crh³, was 100% der zu erwartenden theoretischen Dichtff entspricht. Der Preßling enthält 1,47 Teile Aluminiumoxid und 0,19 Teile Titanborid je Teil Molybdän.

Beispiel 4

78,6 g Aluminiumoxidpulver, 0,5 g Titanboridpulver und 20,9 g Molybdänpulver, sämtlich der im Beispiel 1 beschriebenen Art, werden zusammen mit den im Beispiel 1 angegebenen Mengen an Molybdän-Mahlkörpern und Kohlenwasserstofföl in eine Kugelmühle eingegeben.

Das Vermählen und die Gewinnung des Endproduktes werden nach Beispiel 1 durchgeführt. Die Analyse des Produktes ergibt 90 Volumprozent Aluminiumoxid, 0,5 Volumprozent Titanborid und 9,5 Volumprozent Molybdän.

20 g des trockenen Pulvers werden in einem Kohlenstoffzylinder gemäß Beispiel 1 verpreßt. Nach Erhöhung der Temperatur auf 1000° C im Vakuum wird ein Druck von 280 kg/cm² zur Einwirkung gebracht. Dann wird die Temperatur auf 1500° C gesteigert und bei dem angegebenen Druck noch 30 Minuten auf dieser Höhe gehalten.

Der hitzebeständige Preßling hat eine Querbruchfestigkeit von 7000 kg/cm², eine Stoßfestigkeit von 0,278 mkg/cm² und eine Rockwell-A-Härte von 90. Der Preßling enthält 10 Teile Aluminiumoxid und 0,05 Teile Titanborid je Teil Molybdän.

Beispiel 5

37 g des im Beispiel 1 beschriebenen Aluminiumoxidpulvers, 11,3 g Zirkoniumborid und 51,7 g des im Beispiel 1 beschriebenen Molybdänpulvers werden zusammen mit den im Beispiel 1 angegebenen Mengen an Molybdän-Mahlkörpern und Kohlenwasserstofföl in eine Kugelmühle eingegeben. Das Zirkoniumdiborid ist feinteilig und hat eine mittlere Teilchengröße von 1 μ.

Das Gut wird gemäß Beispiel 1 vermählen und gewonnen. Die Molybdän-Mahlkörper zeigen nach dem Mahlen keinen Gewichtsverlust. .

15 g dieses Pulvers werden in einer Graphitform gemäß Beispiel 1 verpreßt. Der so erhaltene hitzebeständige Preßling ist dicht, fest und hart.

Beispiel 6

In einem Reaktionsgefäß werden Aluminiumoxid und Molybdän gemäß der USA.-Patentschrift 2 949 358 gemeinsam ausgefällt, und das Produkt wird mit Titanborid und Titanhydrid vermischt. Als Reaktionsgefäß dient ein Zylinder aus rostfreiem Stahl mit konischem Boden, der mit Anschlüssen versehen ist, durch die Flüssigkeit vom Boden des Reaktionsgefäßes abgezogen und durch eine Rohrleitung ins Reaktionsgefäß zurückgepumpt werden kann. Die Ausgangslösungen werden in das Reaktionsgefäß durch gesonderte T-Rohre in der äußeren Leitung eingeführt.

Es werden die folgenden Ausgangslösungen verwendet:

a) 21,77 g kolloidale Thoriumoxidlösung, die 3,7 g ThO₂ enthält, und 8,51 einer wäßrigen Lösung von Ammoniummolybdat,

-24 H₂O,

welche letztere durch Auflösen von 177 g Ammoniummolybdat in Wasser, Einstellen des pH-Wertes auf 3,5 mit konzentrierter Salzsäure und Zusatz von 63,75 g N₂H₄ · H₂O zur Reduktion des Molybdäns zum 5~wertigen Zustand hergestellt worden ist;

b) 8,51 wäßrige Ammoniumhydroxidlösung, die 840 ml konzentriertes NH₄OH enthält, und '

c) 453 g 15 gewichtsprozentiges kolloidales Korundsol mit nicht aggregatförmigen Aluminiumoxidteilchen von einer mittleren Teilchengröße von 50 ΐημ, verdünnt mit 1500 ml Wasser.

Diese Ausgangslösungen werden gleichzeitig, aber gesondert, mit einer Geschwindigkeit von je 400 ml/Min, dem Reaktionsgefäß zugeführt, welches 11 Wasser enthält. Der pH-Wert der schließlich erhaltenen Aufschlämmung beträgt 8.

Der Niederschlag von Molybdänhydroxid auf den Aluminiumoxidteilchen wird abfiltriert und ausgewaschen. Das Produkt wird bei 240° C getrocknet. Dieses Produkt wird bei 500° C in einem langsamen Wasserstoffstrom 5 Stunden reduziert. Dann wird die Reduktion 16 Stunden bei 750° C fortgesetzt. Das Produkt ist ein feinteiliges Pulver aus Aluminiumoxid und Molybdän mit einer geringen Menge Thoriumoxid.

Dieses Pulver wird zusammen mit 10 g des im Beispiel 1 beschriebenen Titanboridpulvers, 2 g Titanhydrid und den im Beispiel 1 angegebenen Mengen an Molybdän-Mahlkörpern und Kohlenwasserstofföl in eine Kugelmühle eingegeben.

Das Vermählen des Gutes und die Gewinnung des Produktes erfolgen nach Beispiel 1.

Die Molybdän-Mahlkörper erleiden beim Mahlen keinen Gewichtsverlust. Das Produkt enthält 0,75% Sauerstoff und 0,6 % Kohlenstoff.

17 g dieses Pulvers werden in einer Graphitform unter den im Beispiel 1 angegebenen Bedingungen gepreßt.

Der hitzebeständige Preßling besitzt eine Querbruchfestigkeit von 7000 kg/cm², eine Stoßfestigkeit von 0,214 mkg/cm² und eine Rockwell-A-Härte von 92. Er enthält 1,43 Teile Aluminiumoxid, 0,19 Teile Titanborid und 0,037 Teile Titan je Teil Molybdän.

Beispiel 7

35 g Aluminiumoxidpulver, 5 g Titanborid und 55 g Molybdänpulver, sämtlich gemäß Beispiel 1, werden zusammen mit den im Beispiel 1 angegebenen Mengen an Molybdän-Mahlkörpern und Kohlenwasserstofföl in eine Kugelmühle eingegeben. Ferner werden 5 g Zirkoniumpulver zugesetzt. Das Zirkoniumpulver besitzt eine mittlere Teilchengröße von 4 μ. ίο

Das Vermählen und die Gewinnung des Produktes erfolgen gemäß Beispiel 1. Die Molybdän-Mahlkörper erleiden beim Mahlen keinen Gewichtsverlust.

15 g dieses Pulvers werden dem im Beispiel 1 beschriebenen Drucksinterungsverfahren unterworfen.

Der hitzebeständige Preßling ist dicht und fest und besitzt eine ausgezeichnete Stoßfestigkeit und große Härte. Er enthält 1,73 Teile Aluminiumoxid, 0,11 Teile Titanborid und 0,151 Teile Zirkonium je Raumteil Molybdän.

_ . · Beispiele.

Man arbeitet nach Beispiel 1, wobei jedoch 1 g Tantalpulver an Stelle von 1 g Titanhydrid verwendet wird. Das Tantalpulver ist feinteilig und besitzt eine spezifische Oberfläche von 0,13 m²/g, eine mittlere Teilchengröße von 3 μ und einen Sauerstoffgehalt von 0,11 °/o.

Der hitzebeständige Preßling ist dicht, fest und hart und enthält 1,60 Teile Aluminiumoxid, 0,20 Teile Titanborid und 0,011 Teile Tantal je Teil Molybdän.

Beispiel 9

Man arbeitet nach Beispiel 8, wobei jedoch 1 g Hafniumpulver an Stelle von 1 g Tantalpulver verwendet wird. Das Hafniumpulver ist feinteilig und hat eine mittlere Teilchengröße von 5 μ.

Das Pulvergemisch wird in Graphitformen bei 1800° C 5 Minuten unter einem Druck von 70 kg/cm² verpreßt.

Der hitzebeständige Preßling ist dicht, fest und hart und enthält 1,60 Teile Aluminiumoxid, 0,20 Teile Titanborid und 0,011 Teile Hafnium je Teil Molybdän.

Beispiel 10 '

2000 g plättchenförmiges Aluminiumoxid mit Korngrößen bis 44 μ, welches im Handel als Aluminiumoxidpulver T-61 erhältlich ist, werden in eine zur Hälfte mit Stahlkugeln gefüllte Stahlmühle eingegeben. Nach Zusatz von 2000 g Wasser wird die Mühle 144 Stunden mit 35 U/Min, umlaufen gelassen. Nach dem Mahlvorgang wird das Aluminiumoxid gewonnen, durch Behandeln mit einem Gemisch aus Salzsäure und Salpetersäure von Eisen befreit, mit Wasser gewaschen und getrocknet.

Das gemahlene Aluminiumoxidpulver hat eine spezifische Oberfläche von 9 m²/g und eine mittlere Teilchengröße von 2 μ.

34 g dieses Aluminiumoxidpulvers, 5 g Titanborid, 1 g Titanhydrid und 60 g des im Beispiel 1 beschriebenen Molybdänpulvers werden zusammen mit den im Beispiel 1 angegebenen Mengen an Molybdän-Mahlkörpern und Kohlenwasserstofföl in eine Kugelmühle eingegeben. Das Vermählen und die Gewinnung des Produktes erfolgen nach Beispiel 1.

20 g des Produktes werden in einer zylindrischen Kohlenstofform in einer inerten Atmosphäre im

Vakuum auf 1000° C erhitzt, worauf ein Druck von kg/cm² zur Einwirkung gebracht wird. Dann wird die Temperatur auf 1880° C erhöht und unter dem angegebenen Druck 1 Minute auf dieser Höhe gehalten. Hierauf wird der Druck entlastet, die Probe erkalten gelassen und aus dem Ofen herausgenommen. Der so erhaltene Preßling ist dicht, sehr fest und hat eine ausgezeichnete Stoßfestigkeit. Er eignet sich hervorragend als Werkstoff für Schneidwerkzeuge zum Schneiden von Stahl. Der Preßling enthält 1,43 Teile Aluminiumoxid, 0,19 Teile Titanborid und 0,037 Teile Titan je Teil Molybdän.

Claims

Patentansprüche:

1. Hochwarmfester Sinterwerkstoff auf der Basis von Molybdän, Wolfram oder binären Legierungen dieser beiden Metalle, dadurch gekennzeichnet, daß er aus 1 Raumteil Metall, das im Ausgangszüstand in Form "eines Pulvers mit einer oberfläche von mehr als 1 m²/g mit einer mittleren Teilchengröße von weniger als 5 Mikron mit einem Sauerstoff- und einem Kohlenstoffgehalt von jeweils weniger als 1 Gewichtsprozent, bezogen auf das Metall, vorliegt, und 1 bis 9, vorzugsweise 1 bis 6, Raumteilen Aluminiumoxid mit einer Teilchengröße von weniger als 10 Mikron und 0,05 bis 4,0 Raumteilen eines Borids von Titan, Aluminium, Tantal, Zirkonium, Wolfram, Molybdän oder Hafnium mit der Maßgabe, daß das Volumen des Borids dasjenige des Aluminiumoxids nicht übersteigt, in gleichmäßiger Verteilung besteht.

2. Sinterwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallpulver, das Aluminiumoxid und das jeweilige Borid in ihrem Ausgangszustand eine mittlere Teilchengröße von weniger als 1 Mikron, vorzugsweise weniger als 500 mMikron, aufweisen.

3. Sinterwerkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Borid aus Titandiborid besteht.

4. Verwendung des Sinterwerkstoffs nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Herstellung der Schneidkanten von Schneidwerkzeugen.

5. Verfahren zum Herstellen des hochwarmfesten Sinterwerkstoffes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

1. a) 1 Raumteil Metallpulver aus Molybdän, Wofram oder binären Legierungen dieser beiden Metalle der im Anspruch 1 angegebenen Pulverqualität,

b) 1 bis 9, vorzugsweise 1 bis 6, Raumteile Aluminiumoxid und

c) 0,05 bis 4 Raumteile eines Borids von von Titan, Aluminium, Tantal, Zirkonium, Wolfram, Molybdän oder Hafnium mit der Maßgabe, daß das Volumen des Borids dasjenige des Aluminiumoxids nicht übersteigt, in einem Mahlwerk unter nichtoxydierender Umgebung so lange gemischt wird, bis alle Mischungsbestandteile eine Teilchengröße von weniger als 10 Mikron haben, und

2. das erhaltene im Vakuum getrocknete Gemisch in nichtoxydierender Atmosphäre auf eine Temperatur von 1500 bis 1900° C erhitzt und

3. das erhitzte Gemisch nach herkömmlichen Methoden unter Sauerstoffabschluß mit einem Druck von 35 bis 420 kg/cm² verdichtet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall, das Aluminiumoxid und das jeweilige Borid, die der Behandlung unterzogen werden, eine mittlere Teilchengröße von weniger als 1 Mikron, vorzugsweise von weniger als 500 mMikron, aufweisen.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Pulvergemisch Titan, Zirkonium, Tantal, Hafnium oder Hydride dieser Metalle als Netzmittel in Mengen bis zu 0,1 Raumteilen je Raumteil Metall zugesetzt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzmittel in Mengen von 0,005 bis 0,05 Raumteilen je Raumteil Metall zugesetzt wird.

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